基于像平面構(gòu)網(wǎng)與融合的城市自動(dòng)三維建模研究.pdf

1、隨著“數(shù)字城市”的普及以及“智慧城市”的推廣，具有高精度、像片真實(shí)感（Photorealistic）的城市真三維模型在汽車導(dǎo)航、旅游購(gòu)物、建筑與城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)等方面凸現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景，但由于城市空間的復(fù)雜性，大范圍城市真三維建模一直存在著成本高昂、周期長(zhǎng)等問(wèn)題。近年來(lái)，融合傳統(tǒng)航空攝影、數(shù)字采集以及計(jì)算機(jī)多視覺(jué)技術(shù)的機(jī)載傾斜攝影發(fā)展與應(yīng)用引起了國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注。較之傳統(tǒng)的垂直航空攝影，傾斜攝影成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)本身就考慮到了對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景

2、的全方位觀察，可有效解決目前城市三維建模的立面幾何、紋理信息缺失問(wèn)題，但現(xiàn)有研究對(duì)如何充分利用傾斜影像所包含豐富空間信息的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)城市三維場(chǎng)景的特征自動(dòng)檢測(cè)、提取、組織以及結(jié)構(gòu)化描述并沒(méi)有找到行之有效的方法，基于傾斜航空影像自動(dòng)重建城市真三維模型受到了計(jì)算機(jī)視覺(jué)以及攝影測(cè)量等相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，有鑒于此，本文以多視角傾斜航空影像為數(shù)據(jù)、開(kāi)展城市真三維建模研究，主要工作內(nèi)容如下：
　?。?）傾斜影像匹配“點(diǎn)云”像平面構(gòu)網(wǎng)。從傾斜影

3、像的幾何特點(diǎn)和可見(jiàn)性出發(fā)，提出了多視傾斜影像匹配“點(diǎn)云”構(gòu)網(wǎng)與融合的框架，基于影像坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)傾斜影像匹配“點(diǎn)云”進(jìn)行像平面構(gòu)網(wǎng)，將其反演到三維空間形成城市表面模型，并保存網(wǎng)格模型在傾斜影像中的拓?fù)潢P(guān)系，為后續(xù)網(wǎng)格局部調(diào)整、優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。
　　（2）傾斜影像建筑立面自動(dòng)提取。采用k-d樹(shù)對(duì)傾斜匹配點(diǎn)云進(jìn)行有效管理，并將其應(yīng)用于多視網(wǎng)格模型以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云最近鄰三角面片的快速搜索，提高獲取垂直網(wǎng)格模型缺失墻面的效率；對(duì)多視網(wǎng)格模型進(jìn)行空間交

4、疊檢測(cè)以剔除重疊冗余數(shù)據(jù)，對(duì)傾斜非冗余點(diǎn)進(jìn)行水平投影，采用點(diǎn)密度閾值分割獲取建筑物立面精細(xì)網(wǎng)格數(shù)據(jù)。
　　（3）傾斜影像網(wǎng)格自適應(yīng)空間縫合。利用分割獲取的建筑物傾斜立面精細(xì)網(wǎng)格數(shù)據(jù)對(duì)垂直網(wǎng)格模型缺失的墻面部分進(jìn)行替換，自動(dòng)獲取替換墻面以及原始垂直網(wǎng)格模型邊界并對(duì)兩者間的縫隙進(jìn)行空間縫補(bǔ)、插值優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)五方向上網(wǎng)格模型的無(wú)縫融合，獲得完整的城市真三維建模。
　　（4）基于DirectX的三維可視化平臺(tái)的設(shè)計(jì)與搭建；對(duì)融合傾斜網(wǎng)